Giáo trình Bao bì thực phẩm (Nghề: Công nghệ thực phẩm - Cao đẳng): Phần 2 - Trường Cao đẳng cộng đồng Đồng Tháp

Giáo trình Bao bì thực phẩm với mục tiêu giúp các bạn có thể phân biệt được các loại vật liệu bao bì, chức năng, đặc tính riêng biệt của từng loại bao bì; Nêu được tầm quan trọng của bao bì thực phẩm và các yếu tố tác động đến bao bì. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung phần 2 giáo trình!

- li -

Chương 4 BAO BÌ THỦY TINH Giới thiệu:

Mục tiêu: Trình bày các kiến thức cơ bản về bao bì thủy tinh

 Giới thiệu về bao bì thủy tinh

Hình 5.1 Các dạnh chai thủy tinh

Bao bì thủy tinh có mặt từ rất sớm Cho đến nay, công nghệ làm bao bì ngày càng được cải tiến Ngày nay, người ta đã thấy trên thị trường thực phẩm có rất nhiều mẫu mã bao bì thủy tinh với những màu sắc đẹp mắt khác nhau Đặc biệt thủy tinh thường được dùng cho những sản phẩm cao cấp nhờ vào tính chất đặc trưng của nó

5.1 Nguyên liệu và phối liệu trong sản xuất bao bì thủy tinh trong công nghiệp thực phẩm

5.1.1 Nguyên liệu chính

Nguyên liệu sản xuất thủy tinh (thủy tinh silicat) là các hợp chất vô cơ từ quặng thiên nhiên: các oxit kim loại lưỡng tính, oxit kiềm và oxit kiềm thổ (thành phần này có thể tồn tại với lượng nhỏ)

5.1.2 Nguyên liệu phụ

Nguyên liệu phụ: hỗ trợ kỹ thuật chế tạo các hợp chất vô cơ được dung ở lượng nhỏ hoặc rất nhỏ để khử bọt, khử màu, nhuộm màu, làm đục thủy tinh hoặc rút ngắn quá trình nấu

- lii -

Chất nhuộm màu thủy tinh gồm chất nhuộm màu phân tử hoặc nhuộm màu khuếch tán Chất nhuộm màu phân tử sẽ không gây thay đổi tính chất của thủy tinh, cho màu ổn định và trong suốt, đối với tất cả các quá trình gia nhiệt sử dụng thủy tinh Chất nhuộm màu dạng keo khuếch tán sẽ cho thủy tinh có màu thay đổi theo

sự gia nhiệt (sau quá trình chế tạo), thủy tinh có màu đục cũng thay đổi tùy theo độ phân tán, kích thước hạt keo, màu, chế độ gia công thủy tinh

Bảng 5.1 Các chất nhuộm màu thủy tinh

phần thủy tinh (cho màu khói, tím đỏ)

Trong thực tế người ta hay dùng các nguyên liệu như cát, đá vôi, sođa, sunfat, borat, hoặc các oxit tinh khiết, hoặc phế liệu thủy tinh để nấu thủy tinh silicat dùng trong công nghiệp thực phẩm

- liii -

5.2 Quy trình công nghệ sản xuất thủy tinh

Hình 5.2 Qui trình chung sản xuất bao bì thủy tinh

Nung cát

Phân loại kích thước hạt

Phân ly điện từ Sắt kim loại và oxit

sắt

700 ÷800o

C

độ dung dịch và bao bì không chênh quá 70oC thì ứng lực kéo ở thành ngoài và ứng lực nén ở thành trong cũng không chênh nhiều một cách đột ngột, không gây vỡ chai Trường hợp rót dung dịch lạnh cũng tương tự như trường hợp trên

5.3.3 Tính chất quang học

Đặc tính quang học của thủy tinh được thể hiện ở khả năng hấp thụ ánh sang và phản xạ ánh sáng Tính chất hấp thụ còn phụ thuộc vào bước sóng của ánh sáng Thủy tinh silicat có khả năng hấp thụ tia có λ≈150nm và tia có λ≈600nm

5.3.4 Độ bền hóa học

Độ bền hóa học là khả năng chống ăn mòn hóa học của môi trường tiếp xúc với thủy tinh Độ bền hóa học của thủy tinh tùy thuộc thành phần nguyên liệu ban đầu và điều kiện của môi trường tiếp xúc với thủy tinh

Môi trường nước và axit: Môi trường này có tính ăn mòn thủy tinh Sự ăn mòn này

tạo cho thủy tinh có bề mặt nhám, bị lõm thành những vết li ti, mất vẻ sáng bong, ảnh hưởng đến tính chất quang học Axit flourhydric HF ăn mòn thủy tinh rất mạnh

Môi trường kiềm: Môi trường kiềm ăn mòn thủy tinh nhanh chóng hơn so với môi

trường axit

Câu hỏi ôn tập Chương 5

1 Hãy nêu các nguồn nguyên liệu chính và phụ để làm thủy tinh?

2 Hãy nêu các tính chất đặc trưng, ưu khuyết điểm của bao bì thủy tinh

3 Sinh viên hãy thảo luận các loại sản phẩm có bao bì thủy tinh và nhận xét dựa trên tính chất đặc trưng của thủy tinh?

Ngành kỹ thuật bao bì kim loại ra đời và phát triển mạnh nhờ vào sự phát triển của ngành luyện kim và cơ khí chế tạo máy, đã chế tạo ra vật liệu kim loại tính năng cao và thiết bị đóng bao bì để cho ra các loại bao bì thực phẩm thích hợp

Đồ hộp thực phẩm được sản xuất nhằm giải quyết vấn đề thời vụ, tránh ứ đọng

và nhằm cung cấp thực phẩm ăn liền có thể được vận chuyển đi nơi xa, có thời gian bảo quản lâu dài

6.2 Tính chất chung của bao bì kim loại

 Nhẹ, thuận lợi cho vận chuyển

 Đảm bảo độ kín vì thân nắp đáy đều có thể làm cùng một loại vật liệu nên bao

bì không bị lão hóa nhanh theo thời gian

 Chống ánh sáng thường cũng như tia cực tím tác động vào thực phẩm

 Bao bì kim loại có tính chịu nhiệt độ cao và khả năng truyền nhiệt cao, do đó thực phẩm các loại có thể được đóng hộp, thanh trùng hoặc tiệt trùng với chế độ thích hợp đảm bảo an toàn vệ sinh

 Bao bì kim loại có bề mặt tráng thiếc tạo ánh sáng bóng, có thể được in và tráng lớp vecni bảo vệ lớp in không bị trầy sước

 Quy trình sản xuất hộp và đóng hộp thực phẩm được tự động hóa hoàn toàn

- lvii -

6.3 Phân loại bao bì kim loại

6.3.1 Phân loại theo vật liệu bao bì:

- Bao bì kim loại thép tráng thiếc (sắt tây): Có thành phần chính là sắt, và các phi kim, kim loại khác như Cacbon ≤2,14%, Mn ≤0,8%, Si≤0,4%, S≤0,05%

- Bao bì kim loại nhôm: Nhôm làm bao bì có độ tinh khiết 99%, và những thành phần kim loại khác có lẫn trong nhôm như Si, Fe, Cu, Mn, Mg, Zn, Ti,

- Các màng kim loại

Màng kim loại dùng trong thực phẩm quan trọng nhất là nhôm tinh khiết Chúng được dùng ở độ dày 6,25x10-3 mm đến 1,52x10-1 mm Bề dày của màng nhôm ảnh hưởng đến khả năng bảo quản của nó Các màng có độ dày thấp, có lỗ nhỏ làm cho khí và hơi khuếch tán qua Theo Cooke, màng dày 3,8x10-2

mm không thấm hơi nước Các màng mỏng hơn có thể cải thiện tính thấm bằng cách liên kết với một hay nhiều lớp plastic Các màng kim loại khác nhôm rất ít được sử dụng

6.3.2 Phân loại theo công nghệ chế tạo lon

bị biến dạng do va chạm Lon hai mảnh là loại thích hợp chứa các loại thực phẩm có tạo áp suất đối kháng bên trong như là sản phẩm nước giải khát có gas (khí CO2)

6.3.2.2 Lon ba mảnh

Công nghệ chế tạo lon ba mảnh được áp dụng cho nguyên liệu thép Lon ba mảnh gồm thân, đáy và nắp Thân hộp được chế tạo từ một miếng thép chữ nhật, cuộn lại

- lviii -

thành thình trụ và được hàn mí thân; nắp và đáy được chế tạo riêng, được ghép mí với

thân (nắp được ghép mí với thân sau khi rót thực phẩm)

Hình 6.1 Lon hai mảnh và lon ba mảnh

 Qui trình chế tạo lon và chiết rót sản phẩm

Chiết rót thực phẩm

- lix -

6.4 Vecni bảo vệ lớp thiếc

Vecni bảo vệ lớp thiếc, phủ bên trong cũng như bên ngoài lon ba mảnh hoặc hai mảnh, thuộc loại nhựa nhiệt rắn Sau khi được đun nóng chảy để phun lên bề mặt lon thì vecni được sấy khô và trở nên cứng, rắn chắc Lớp vecni tráng bề mặt bên trong lon nhằm bảo vệ lon không bị ăn mòn bởi môi trường thực phẩm chứa đựng bên trong lon; lớp vecni tráng mặt ngoài lon nhằm bảo vệ lớp sơn ở mặt ngoài không bị trầy sước

Lớp vecni tráng bên trong lon phải đảm bảo:

 Không gây mùi lạ cho thực phẩm, không gây biến màu thực phẩm được chứa đựng

 Không bong tróc khi va chạm cơ học

 Không bị phá hủy bởi các quá trình đun nóng, thanh trùng

 Có độ mềm dẻo cao để trải đều khắp bề mặt được phủ

 Độ dày của lớp vecni phải đồng đều, không để lộ thiếc qua những lỗ, những vết,

sẽ gây ăn mòn thiếc và lớp thép một cách dễ dàng

Bảng 6.1 Các loại vecni hữu cơ sử dụng cho thực phẩm

Fruit – enamel Trái cây cần bảo vệ khỏi muối kim loại

C – enamel Bắp, đậu, và các sản phẩm chứa lưu huỳnh

Citrus – enamel Sản phẩm họ cam và concentrat

Sea food – enamel Cá và thịt

Meat – enamel Thịt

Milk – enamel Sữa, trứng và các sản phẩm từ sữa

Beverage can

enamel Nước rau quả, trái cây ăn mòn cao, nước không CO2

Beer – enamel Beer và nước uống carbonat hóa

 Loại MR: thích hợp đối với các sản phẩm ít ăn mòn như đậu, nho, đào, thit,

 Loại MC: được sử dụng cho các sản phẩm không ăn mòn như soup khô, bắp,…

 Loại beer and stock: dùng chứa nước giải khát

Câu hỏi ôn tập Chương 6

1 Hãy nêu các tính chất đặc trưng và ưu khuyết điểm của bao bì kim loại?

2 Trình bày cách phân biệt các loại lon kim loại?

3 Sinh viên hãy thảo luận các sản phẩm sử dụng bao bì kim loai dựa trên tính chất đặc trưng của từng loại lon?

- lxi -

Chương 6 BAO BÌ PLASTIC Giới thiệu:

Mục tiêu: Trình bày các kiến thức cơ bản về bao bì plastic

7.1 Đặc điểm chung của plastic

7.1.1 Tiến trình sản xuất

Nguyên liệu sản xuất plastic là nguồn hydrocarbon từ dầu hỏa, được tách trong quá trình lọc dầu Từ dầu hỏa người ta cắt đứt phân tử ở dạng hơi tạo thành những chất trung gian của dầu hỏa Đó là những monomer nền của các sản phẩm plastic Tiếp theo những monomer này được biến đổi dưới điều kiện áp suất, nhiệt độ, chất xúc tác thành những chất trùng hợp (polymer) hay trùng ngưng (polycondensate) Những sản phẩm sẵn sàng để sử dụng này được biến đổi hình dạng bằng sự gia nhiệt, làm nguội để có được sản phẩm cuối cùng

Công nghệ chế tạo plastic cùng với công nghệ bao bì plastic phát triển rất đa dạng, phong phú về chủng loại; bao bì đạt tính năng cao trong chứa đựng, bảo quản các loại thực phẩm

Hiện nay, bao bì plastic chứa đựng thực phẩm thường là bao bì một lớp nhưng cấu tạo bởi sự ghép hai hay ba loại vật liệu plastic lại với nhau để bổ sung tính năng tạo nên bao bì hoàn thiện, đáp ứng yêu cầu của loại thực phẩm chứa đựng Bao bì plastic không được tái sử dụng trong sản xuất thực phẩm; sau một lần chứa đựng thực phẩm,

có thể được tái sinh tùy theo loại plastic

Những vật liệu plastic có nguồn gốc từ phản ứng trùng hợp thì có thể tái sinh dễ dàng hơn những loại có nguồn gốc từ phản ứng trùng ngưng

Plastic dùng làm bao bì thực phẩm thuộc loại nhựa nhiệt dẻo, có tính chảy dẻo thuận nghịch ở nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ phá hủy, khi nhiệt độ càng cao thì càng trở nên mềm dẻo (nhiệt độ chưa đến điểm phá hủy cấu trúc), khi nhiệt độ hạ xuống thì vẫn trở lại đặc tính ban đầu

Plastic là loại polyme chứa 5000÷10.000 monomer, có thể có các dạng sau:

- lxii -

 Homopolyme: Cấu tạo từ một loại monomer

 Copolyme: Cấu tạo từ hai loại monomer

 Terpolyme: Cấu tạo từ ba loại monomer

Ở nhiệt độ thường plastic có thể đồng thời tồn tại ở cả hai trạng thái là kết tinh

và vô định hình

* Trạng thái kết tinh: Các mạch polymer sắp xếp song song, có sự định hướng

rõ rệt, giữa các mạch polyme song song hình thành các liên kết ngang tạo nên mạng lưới có sắp xếp trật tự làm cho cấu trúc của khối polyme bền vững Trường hợp các mạng lưới polyme có cấu tạo dạng xoắn càng làm tăng tính chống thấm khí hơi, tính bền cơ, bền hóa của plastic

* Trạng thái vô định hình: Các mạch polyme không sắp xếp song song theo

trật tự, không có sự sắp xếp định hướng, vì vậy cũng không sinh ra các liên kết ngang nối kết giữa các mạch polyme Sự tồn tại nhiều vùng trạng thái vô định hình sẽ làm giảm tính chống thấm khí, hơi, chất béo của plastic

Hình 7.1 Hai trạng thái kết tinh của plastic

- lxiii -

7.1.2 Các chất phụ gia phổ biến trong bao bì plastic

Bảng 7.1 Các chất thêm phổ biến được sử dụng trong các sản phẩm plastic

Loại chất

Lượng dùng

Hóa dẽo Làm mềm,

tránh dễ bể

Phtalate phosphates, adipates, sebacate, stearate, glycols

PVC mềm, Cellulosic

<50%

10 – 20%

Ổn định Chống lại sự lão hóa do nhiệt

và tia UV

Muối chì, muối Ba, Ca,

Sn, stearate, dầu đậu nành, epoxyde

Vinylic <5%

Chống oxi

hóa

Chống sự oxi hóa của UV,

O2, O3, chất oxi hóa khác

Amine thơm; chất dẫn xuất phenol Polyoléfines styreniques <5%

Chất màu Tạo vẻ đẹp

Chất màu khoáng (oxit kim loại Cd, Cr, Fe, Mb, Ti, )

Màu hữu cơ (diazoic,

Benzophenones, benzotriazotes, salisilat hữu cơ

Khử mùi Phá hay thay đổi mùi Alamask

Tensoactif

Nhũ tương hóa, phân tán, thấm ướt

Các anionic (akyl sulfate)

Chất nở Tạo cấu trúc

xốp

Pentanes, bicarbonat natri, dichloro-fluoromethane

Bọt PSE Bọt PU

- lxiv -

Chất bóng Dễ đổ khuôn, bề mặt trơn và

bóng

Stearate de butyle Acides palmitic và stearic

Oleamin Erucylamines

PS PVC

Tất cả Nguồn: Phan Thị Thanh Quế, 2007, BG Bao bì thực phẩm, ĐH Cần Thơ

7.2 Các loại plastic thường làm bao bì thực phẩm

Bảng 7.2 Ưu khuyết điểm của bao bì PE

LDPE

Mềm, không bể, trơ hóa học

(ngay cả với HF), không thấm

nước, hơi mờ, giá thấp

Cháy, kém chịu nhiệt, có tính thấm khí oxi, cacbonic, oxi hóa mạnh với UV ngoại trừ khi màu đen, bị hư hỏng bởi gặm nhấm (ngoại trừ loại đặc biệt)

Chịu xoắn kém HDPE

Phẩm chất như trên.Chịu nhiệt

nóng 100oC, chịu nhiệt lạnh ở

-80oC Chịu xoắn tốt

Cùng các bất tiện như trên Tính mờ tăng theo tỷ trọng, tạo tiếng ồn khi vò lớp film

- lxv -

7.2.1.3 Các áp dụng

* Loại LDPE:

 Dạng hạt hay dạng màng được ép có hình túi

 Chịu các phức chất thực phẩm với giấy hay nhôm

 Màng co, màng dãn

 Ống mềm

 Bao xúc xích, bao chai

 Dạng rỗng: chai sữa thanh trùng

Màng trong suốt, có độ bóng bề mặt cao, khi bị vò có tiếng thanh hơn so với PE

Bảng 7.3 Ưu khuyết điểm của bao bì PP

- Chịu lạnh kém hơn HDPE (trừ copolymer)

- Sinh ra tĩnh điện do chà (giống polyolefine 7.2.2.3 Các áp dụng

 Dùng làm bao bì một lớp chứa đựng bảo quản thực phẩm, không yêu cầu chống oxy hóa nghiêm ngặt PP cũng được sản xuất dạng màng ghép cùng với nhiều màng vật liệu khác để đảm bảo tính chống thấm khí, hơi, dầu mỡ

 Tạo sợi dệt đựng bao bì lương thực, ngũ cốc có khối lượng lớn

 Màng PP bao phủ ngoài cùng đối với màng ghép nhiều lớp để tăng tính chống thấm khí, hơi nước, và tạo khả năng in ấn cao

- lxvii -

Hình 7.3 Các ví dụ về PP 7.2.3 Polyvinylchloride – PVC

Người ta dùng 2 loại PVC:

 PVC không hóa dẻo

 PVC đã hóa dẻo với 30 – 40 % ester hay polyester, là chất mềm (PVCs)

7.2.3.2 Tính chất

Bảng 7.4 Ưu khuyết điểm của bao bì PVC

- Tỷ trọng tương đối cao(1,4)

- Chịu nhiệt yếu

- lxviii -

7.2.3.3 Áp dụng

Trong ngành thực phẩm, chỉ sử dụng loại PVC không hóa dẻo

 Để phủ bên ngoài các loại màng khác tạo thành bao bì màng ghép, tăng tính chống thấm khí

 Làm màng co vì có tính khá mềm dẻo để bao bọc các loại thực phẩm tươi sống bảo quản, lưu hành trong thời gian ngắn: như thịt sống, rau quả tươi, làm màng

co khằng các nắp chai nước giải khát bằng plastic

Hình 7.4 Ví dụ màn PVC 7.2.4 Polyethylene terephthalate (PET)

7.2.4.1 Đặc điểm chung

PET thuộc nhóm polyester là loại copolymer được chế tạo bởi phản ứng trùng ngưng giữa ethylene glycol và dimethyl terephthalate hoặc terephthalic dưới áp suất thấp

PET là loại vật liệu plastic quan trọng dùng làm bao bì thực phẩm Nó có thể tạo màng hoặc tạo dạng chai lọ do bởi các tính chất:

 PET còn có thể được tái sinh thành các sản phẩm thong dụng khác

Hình 7.6 Sơ đồ tái sinh PET 7.2.5 Polyamide (PA)

- lxx -

 tmin = -70oC

 Nylon có tính chống thẩm thấu khí hơi rất tốt

 Vẫn giữ nguyên tính mềm dẻo trong khoảng rộng của nhiệt độ cao cũng như ở nhiệt độ lạnh thâm độ như trong quá trình bảo quản thủy sản đông lạnh

 Nylon có khả năng hấp thụ nước, hơi nước; sự hấp thụ nước sẽ ảnh hưởng xấu đến tính bền cơ lý nhưng ảnh hưởng này sẽ mất đi khi nylon được sấy khô

 Nylon có tính chống thấm khí rất tốt, có thể dùng làm bao bì hút chân không hoặc bao bì ngăn cản sự thẩm thấu O2 hay thoát hương

 Có tính bền cơ lý cao: chịu va chạm, chống được sự trầy sước, mài mòn, và xé rách hoặc thủng bao bì Không bị tác động bởi acid yếu và kiềm yếu Không bị

hư hỏng bởi dầu mỡ

 Có khả năng hàn dán nhiệt khá tốt, không yêu cầu nhiệt độ hàn quá cao; có thể hàn ghép mí bao nylon bằng phương pháp hàn cao tần

7.2.6.1 Đặc điểm chung

Đó là chất trùng hợp của styren